弹击拉簧刚度、力值、长度对回弹仪测量结果不确定度影响的分析-2

弹击拉簧刚度、力值、长度对回弹仪测量结果不确定度影响的分析1概述回弹仪广泛应用于建筑、交通、公路等行业混凝土、砂浆、砖抗压强度的检测领域，回弹仪是一个多参数指标的计量器具，其检定周期为半年，由此可知其测量的准确度直接影响工程的质量。因此，做好回弹仪测量结果不确定度评定分析意义重大，本文主要从弹击拉簧刚度、力值、长度三个方面来分析回弹仪的测量结果不确定度。关键词：刚度、力值、长度、回弹仪、不确定度1.1测量依据：JJG817-2011《回弹仪检定规程》1.2计量标准：主要计量校准设备为回弹仪检定器，专用砝码，游标卡尺，双向测力计，半径样板，回弹仪专用钢砧等，其具体技术参数如表1所示。序号设备名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差1回弹仪拉簧检定器（0~90）mm≤±0.1mm2专用砝码（2~6）kgU=6mg,k=23游标卡尺（0~150）mm±0.02mm4双向测力计（0.2~1.0）N±2.0%FS5半径样板（17~26）mm±0.1mm6回弹仪专用钢砧（58~62）HRC±2HRC1.3被测主要参量（见表2）：表2被测主要参量序号被测参量测量范围1测量指针摩擦力（0.65±0.15）N，（0.5±0.10）N2弹击拉簧工作长度（61.5±0.3）mm指针长度（20.0±0.2）mm弹击拉簧拉伸长度（75.0±0.3）mm3弹击拉簧刚度（785±30）N/m2弹击拉簧刚度2.1测量方法：按照规程要求将回弹仪的三联件拉簧座、拉簧、弹击锤从机芯中取出，将拉簧座安装在回弹仪拉簧检定仪上，把横架游标调整到专用尺零位，分别添加不同质量（2kg、4kg、6kg）的砝码，，读取专用尺上相应的拉伸长度、、，根据规程公式计算弹击拉簧刚度的平均值×（1）式中：（i=1.2.3）分别加砝码2kg，4kg，6kg，在专用尺上读数取的相应拉簧拉伸长度，g为检定地点的重力加速度。调整弹击拉簧角度，按照上述的检定方法，重复测量3次，得,取三次的平均值为该弹击拉簧的刚度（2）2.2数学模型：（3）式中：——拉伸砝码质量（kg）——拉簧拉伸长度（m）由（3）式，且为常数，得：（4）式中：——的不确定度——的不确定度——的不确定度2.3评定标准不确定度2.3.1标准拉伸砝码质量的不确定度分量砝码误差为：0.006kg，均匀分布，得：2.3.2拉伸长度测量的不确定度分量（1）专用尺误差引入的不确定度分量专用标尺误差为0.1mm，取均匀分布，将mm转换成m有：（2）专用尺读数引入的不确定度分量专用标尺分度值为1mm，以佑读到1/10，取均匀分布，将mm转换成m有：（3）拉伸长度测量估算的不确定度分量2.3.3测量重复性的不确定度分量由重复性试验计算得出s=2.71N/m测量重复性的不确定度分量2.4合成标准不确定度2.4.1主要指标不确定度一览表（见表3）表3弹击拉簧刚度标准不确定度一览表标准不确定分量不确定度来源标准不确定度值2kg砝码质量不确定度分量0.0034kg专用尺误差不确定度分量0.000029m专用尺读数不确定度分量0.000058m拉簧拉伸长度不确定度分量0.00033m拉簧拉伸长度0.025m拉伸砝码质量2kg测量重复性0.86N/m,通过计算得出：N/m2.4.2扩展不确定度N/m，取U=6.0N/m，3指针摩擦力3.1测量方法卸去机壳上刻度尺，用双向测力计测量指针摩擦力。3.2数学模型依据上述，建立下式为数学模型：（5）式中：——回弹仪指针摩擦力——回弹仪指针摩擦力的测力计测量值3.3方差和灵敏系数3.3.1方差由（5）式，得：（6）3.3.2灵敏系数3.4标准不确定度一览表表4指针摩擦力标准不确定度一览表标准不确定分量不确定度来源标准不确定度值双向测力计允差0.012N双向测力计读数误差0.002N测量重复性0.012N双向测力计0.017N3.5计算分量标准不确定度3.5.1由双向测力计误差计算的不确定度分量双向测力计的示值允差为：±2.0%，即：±0.04，均匀分布，所以：3.5.2由双向测力计读数误差估算的不确定度分量双向测力计的分度值为：，估读到±0.2分度，均匀分布，所以：3.5.3测量重复性估算的不确定度分量对进行重复试验10次，测量结果见表6：表5对进行重复试验的结果序号123456789100.680.700.640.660.680.670.680.650.650.560.018单次测量结果的标准差一般不大于0.02，取单次测量结果的标准差为0.02计算，在实际的检定过程中，通常取三次测量值的平均值作为测量结果，故：3.6合成标准不确定度3.7扩展不确定度4长度测量4.1测量方法用半径样板光隙法检测回弹仪弹击杆端部球面半径，用游标卡尺直接测量指针长度、弹击拉簧工作长度、弹击拉簧拉伸长度等长度量，在这里列举指针长度作为评定。4.2数学模型（7）式中：：被测量长度（mm）：指针水平投影总长度（mm）：示值刻线至指针块边缘的距离（mm）4.3方差与灵敏系数4.3.1方差由（7）式得：（8）4.3.2灵敏系数4.4标准不确定度一览表表6长度测量标准不确定度一览表标准不确定分量不确定度来源标准不确定度值游标卡尺允差测量重复性游标卡尺0.012mm0.012mm0.012mm4.5计算分量标准不确定度4.5.1由游戏标卡尺不确定度估算的不确定度分量游标卡尺的示值允差为：±0.02mm，均匀分布，所以：4.5.2测量重复性估算的不确定度分量取一被测量（以指针长度为例）进行重复试验10次，：指针长度进行重复试验的结果（mm）=0.02mm单次测量结果的标准差一般不大于0.02mm，取单次测量结果的标准差为0.02mm计算，在实际的检定过程中，通常取三次测量值的平均值作为测量结果，故：4.6合成标准不确定度4.7扩展不确定度因此有：弹击拉簧刚度：，；指针摩擦力：，长度：，5、小结